En base a las exigencias de la normativa, se identifican como metas reducir el riesgo para los ocupantes y garantizar laestabilidad estructural en caso de incendio. Para ello se simulan posibles escenarios reales de incendio utilizando herramientasinformáticas de gran reconocimiento internacional en el campo de la Ingeniería de Protección Contra Incendios para,posteriormente, verificar el cumplimiento de los criterios de eficacia establecidos.

DEFINICIÓN DEL ALCANCE DEL

PROYECTOIDENTIFICACIÓN DE

METASDEFINICIÓN DE LOS

OBJETIVOS DE DISEÑODESARROLLO DE

CRITERIOS DE EFICACIA

PROCESO DE DISEÑO BASADO EN PRESTACIONES SEGÚN LA SOCIETY OF FIRE PROTECTION ENGINEERS (SFPE)

Autor: Juan P. Hidalgo Medina - Director: D. Antonio Hospitaler PérezDepartamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil

La aplicación de un diseño basado en prestaciones mediante el MSCI permite diseñar la PCI de un modo más eficaz,posibilitando el estudio de un diseño óptimo en seguridad contra incendios en edificaciones industriales.

CONCLUSIÓN

OBJETIVODiseño de la protección contra incendios en el ámbito de la construcción industrial y su evaluación, utilizando para ello lametodología del modelado y simulación computacional de incendios (MSCI) desde un enfoque prestacional.

Proyecto de seguridad contra incendios de una planta industrial dedicada a la fabricación de sillas de madera con

una producción de 16.000 uds/año y una superficie de 1250 m2

RESUMENEl carácter prestacional de la actual normativa española en materia de diseño de la proteccióncontra incendios (PCI) en edificación, CTE, RSCIEI, UNE 23585:2004 – Sistemas de Control deTemperatura y Evacuación de Humos, permite al proyectista realizar el diseño de la PCI de unmodo alternativo al clásico diseño basado en prescripciones.Se ha realizado el diseño de la PCI de una edificación industrial del sector del mueble utilizandoambos tipos de diseño, el prescriptivo y el prestacional, para su posterior comparación.

Comprobación de la estabilidad de la estructura metálicateniendo en cuenta la variación de las propiedadesmecánicas del acero debido a las temperaturas alcanzadasen el recinto ante un incendio generalizado.

GARANTIZAR LA ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

META 2

SIMULACIÓN DE INCENDIO

GENERALIZADOOZone V2

CÁLCULO ESTRUCTURAL

Metal3D

ANÁLISIS ESTRUCTURALEN CASO DE INCENDIO

Temperaturas alcanzadas en el recinto ante un incendio generalizado

Vista 3D de la estructura de acero calculada para la edificación

Estados de un incendio en recintos (dos zonas� una zona)

Análisis de las adecuadas condiciones ambientales(temperatura, radiación, gases tóxicos…) para el tiemporequerido en la evacuación ante un incendio localizado.

SIMULACIÓN DE INCENDIOS LOCALIZADOS

FDS (Fire Dynamics Simulator – CFD)

SIMULACIÓNDE LA EVACUACIÓN

DE OCUPANTESPATHFINDER (Modelo de

evacuación SFPE)

REDUCIR RIESGOS PARA LOS OCUPANTES

META 1

Evacuación de los ocupantes del sector de incendios

Visibilidad en un plano a 2,50 m sobre la solera

Estado de la capa de humos

Temperaturas en un plano longitudinal

METODOLOGÍA DE OPTIMIZACIÓN DE FORMA DE COMPONENTES MECÁNICOS MEDIANTE

EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

APLICACIÓN: MASAS NO SUSPENDIDAS DEL BOGIE DE UNA LOCOMOTORA

AUTOR: LUIS LACÁRCEL MARTÍNEZ

DIRECTOR UPV: JOSÉ LUIS OLIVER HERRERO

DIRECTOR VOSSLOH: ARTURO MONTESINOS RODA

Gracias a las oportunidades que nos brindan las nuevas técnicas computacionales, se hace factible pensar en la posibilidad de implantar un proceso de optimización de forma dentro de la fase de diseño conceptual de una locomotora. Con una metodología correcta, se podría

conseguir un método ágil y flexible capaz de permitir la toma de decisiones en una fase tan crítica como es la de diseño.

OBJETIVOS

- Reducción substancial de peso.- Mejora en tensiones estáticas y a fatiga- Mejora en el método de fabricación

APLICACIÓN

Caja de Grasa y Conjunto Quitapiedras,

masas no suspendidas del Bogie

de una Locomotora

LOCOMOTORA

BOGIE

Caja de GrasaQuitapiedras

MÉTODOS DE OPTIMIZACIÓN

- Optimización Paramétrica- Optimización de Forma- Optimización Topológica

Con la Optimización Topológica, aplicándolo de modo correcto, se podría obtener estructuras totalmente nuevas e independientes del modelo inicial

Para ello, se estudian las condiciones de contorno y se calcula la estructura frente a:

1º. DISEÑO INICIAL

· Comprobar requisitos estructurales requeridos por norma EN-13749 para diseño inicial:

-Límite Elástico para condiciones excepcionales.

- Coeficiente de seguridad a fatiga para condiciones en servicio.

- Ningún punto sufra deformaciones permanentesen condiciones excepcionales- No se produzcan grietas por fatiga para condiciones en servicio.

2º. PROCESO DE OPTIMIZACIÓN

· Obtención de las restricciones dimensionales que debe cumplir el diseño optimizado.

σeqv = 160 MPa x = 2,082

· Definición de un dominio de material que cumpla con las restricciones dimensionales

· Ejecución de la optimización topológica y obtención de las zonas de mayor energía de deformación.

· Iteración hasta el compromiso entre diseño óptimo y fabricabilidad.

3º. CONCLUSIONES

· Disminución del peso en un 43%

· Reducción considerable en espesores

· Reducción de la tensión Von Mises en 24%

· Incremento del factor de seg. a fatiga en 41%

· Obtención de conceptos del estudio: El arco como forma óptima para unir ambos extremos

METODOLOGÍA DE OPTIMIZACIÓN: CAJA DE GRASA

Diseñoinicial

Diseñooptimizado

OTRAS OPTIMIZACIONES:QUITAPIEDRAS

1º. DISEÑO INICIAL

· Diseño inicial en forma de perfil viga.

· Condiciones de contorno:-Límite Elástico:

Fuerza en la dirección de la marcha debida a impacto con obstáculo.

- Coeficiente de seguridad a fatiga:Aceleraciones en x, y, z.

σeqv = 735 MPa x = 0,52

2º. PROCESO DE OPTIMIZACIÓN

· Se define un dominio macizo para la estructura, excluyendo los extremos .

· Conceptos:

- Perfil de tubo hueco sustituyendo al perfil en viga. Mejor respuesta frente a torsión y flexión esviada

- La zona roja estirada que recorre cada sección corresponde a la fibra neutra.

· Giro del perfil de forma tal que se consiga la mayor inercia en la sección sobre la fibra neutra

3º. CONCLUSIONES

· Reducción de la tensión máx. eq. de Von Mises en 53%

· Incremento del factor de seguridad a fatiga en 51%

· Cambio en el concepto del perfil.

PERCHA DE SUSPENSIÓN

· Reducción de la tensión máx. Von Mises en 33%

· Reducción de peso en un 43%

· Cambio en el método de producción: De pieza por fundición a chapas mecano-soldadas.

DISEÑO DE UN BIORREACTOR DE MEMBRANA (MBR) CON APLICACIÓN DE OZONO PARA MINIMIZACIÓN DE FANGOS EN EL TRATAMIENTO DE 5.000 M3/D DE

AGUA RESIDUAL URBANA

Autor: María José Luján FacundoDirectores: José Antonio Mendoza Roca y Amparo Bes Piá

PARÁMETRO UNIDADESpH 7,84

Conductividad 2,24 mS/cm

DQO 500 mg/l

DBO5 200 mg/l

MATERIALES Y MÉTODOS

Tabla 1: Composición del AR

El diagrama de flujo del proceso se muestra en la figura 1. El AR urbana que va a sertratada (cuya composición se muestran en la tabla 1) entra en el reactor biológico y luegopasa al segundo compartimiento, donde se realiza la separación por membranas del licorde mezcla. El fango es ozonizado y recirculado al reactor biológico para mantener laconcentración adecuada de microorganismos en el reactor. El exceso de fango es llevadoa tratamiento.

La falta de agua de buena calidad, las demandas más restrictivas en temas legislativos y el incremento en el coste total del agua, hacen necesaria una correctagestión de la misma.En el tratamiento de aguas residuales (AR), se generan una serie de subproductos denominados fangos, donde se concentra la contaminación eliminada. El fango,que presenta un color y olor característico, está constituido mayoritariamente de agua, aunque también contiene materia orgánica y organismos patógenoscapaces de causar diversas enfermedades. Todo ello, hace que el tratamiento y evacuación de los mismos, además de encarecer el proceso en general (supone entorno al 60% de los costes totales del proceso), pueda ser problemático.El objetivo del Proyecto es intentar solucionar un problema inherente a la depuración de las aguas residuales: la producción excesiva de fangos. Para ello secombinan dos tecnologías de gran futuro, el MBR y el tratamiento con ozono. El proyecto comienza con una fase de laboratorio en la que se caracteriza un fangotípico de un MBR, y, a continuación, se diseña el MBR así como la instalación de dosificación de ozono. Un MBR combina dos procesos en uno único, la degradaciónbiológica y la separación por membranas, donde se realiza la separación física del licor de mezcla y el agua depurada. Además, si a todo ello se le suma laozonización de fangos en la recirculación de los mismos al proceso de degradación biológica, el efecto que el ozono produce en el fango es una secuencia dereacciones de desintegración y descomposición del flóculo, solubilización y la posterior oxidación de la materia orgánica a CO2 (mineralización). Además, el ozono, esun producto desinfectante, ya que no sólo elimina las bacterias patógenas, sino que además inactiva los virus y otros microorganismos.

Figura 1: Diagrama de flujo

Producción de fangos = 1.160 kg SS/d

Producción de fangos = 464 kg SS/d

MBR sin ozonización de fangos

MBR con ozonización de fangos

El empleo de un MBR en el tratamientode AR, frente a la otra alternativa máscomunmente empleada, que es elproceso convencional de fangos activos,presenta algunas ventajas:

Efluente de alta calidad, libre de SS. Además lasmembranas de microfiltración y ultrafiltraciónproporciona una barrera para los agentes patógenos.Eliminación de los decantadores secundarios yprocesos de filtración terciarios, con el consecuenteahorro de espacio.Si además, el MBR es con ozonización de fangos, seproduce una reducción en la producción de losmismos del 60%.

PARÁMETRO VALORVolumen tanque biológico 500 m3

Volumen tanque membranas 550 m3

Tiempo Retención Hidraúlico 5 días

Nº de difusores 162

Marca membranas Ultra Pure Tech

Nº y tipo 38 cassettes, MBR-350

Ozonizador y dosis Rilize 6500, 2,10 kg O3/día

En cuanto alas variablesde diseño

En cuanto ala variablea minimizar

RESUMEN

RESULTADOS

CONCLUSIONES

PARÁMETRO UNIDADESN 71 mg/l

P 4,5 mg/l

Sólidos en suspensión (SS)

288 mg/l

Tª 20 ºC

La empresa Facsa en colaboración con elDepartamento de Ingeniería Química y Nuclear,ha diseñado una planta piloto para su puesta enmarcha en una depuradora de AR urbana(figuras 2 y 3)

Gracias a estasconclusiones:

Figura 2: Vista exterior de la planta piloto Figura 3: Planta piloto